陈冲
摘 要：文章针对500kV某变电站电容器组成套装置，发生差电压不平衡保护动作。通过对事故电容器进行解体试验，结合现场检测的情况，进行了模拟计算，提出了故障分析的方法以及改善方案。
关键词：电容器；事故分析；处理建议
1 500kV某变电容器组故障及处理情况简述
我公司[简称NW]接到某超高压通知：某站其中一组电容器组成套装置发生不平衡电压保护动作。NW人员在接到通知后立即赶到现场配合进行了检查、试验，确定了更换的方案，其中更换了15台，经判断15台中有5台电容器容量变化超标（1台容量变为0，另4台容量变化在5%～8%），有10台电容器容量变化经估算在1只元件左右，更换返厂的目的是为了能对5台容量变化超标产品的判断分析更具代表性。
2 变电站电容器装置的基本情况
3 电容器结构情况的说明
电容器型号为BAM6r12/2-334-1W，单瓷套，卧放方式。电容器串并联为12并4串，箱壳尺寸为440*180*760，露箔式结构，介质结构为15+15μm，带内熔丝结构，场强为50kV/mm。
4 试验、解剖情况
发现电容器编号198号单台电容器出现开路现象，电容器有鼓肚、绝缘油发黑现象。其中：第一串的第1、4、9、12个元件损坏，其中第1、4个元件是击穿的，第9、12个元件主要是熔丝熔断烧坏的。第二串的第1、2、12个元件损坏，主要是熔丝熔断烧坏的。第三串的第1、2、5、9、11个元件损坏，主要是熔丝熔断烧坏的。第四串的第1、9、11、12个元件损坏，主要是熔丝熔断烧坏的。
通过现场了解和电容器的解剖，发现以下情况：在故障现场发现，变电站有一台电容器电容量为0（即开路）。根据现场检测发现，此变电站发生容量变化的电容器绝大部分分布在框架的上层。解剖的故障电容器中元件的击穿点在元件的大面位置。此变的198#容量变化为0的电容器，解剖中发现部分元件内熔丝衬垫上有明显的烧灼痕迹，有些严重的已在元件的表面外包薄膜上留下了受热的印痕，另外有部分内熔丝未充分气化，变成很多的小段留在纸板上。
5 故障情况分析
5.1 关于电容器组不平衡电流保护动作的计算复核
继电保护动作的主要原因应该是由于其中的一台电容器电容量变化为零引起的。通过相应理论计算所得的保护动作电压与实际保护动作电压非常接近。
计算一下根据实际测量结果应产生的保护出口电压。
单台电容器的额定电压为12/2kV，4串。由于没有获得当时电容器运行电压，我们先假设故障前装置的线电压为U0=38kV，考虑串联电抗器的分压之后电容器组承担的电压为22/（1-0.12）=25kV。
当PT的变比为120：1时，如果差电压保护的定值设为3伏的话，则这时允许切除的故障元件数为9只，完好元件上将承受2.3倍的过电压（超出GB11024.4-2001中4.2及5.3.1条关于内熔丝隔离和试验条款的要求），故障串联段完好的电容器也将在大于1.05倍的过电压下运行，因此从电容器组稳定运行角度来说不甚合理，一旦等到继电保护动作时，可能会发现由于一台电容器的损坏而发展到多台受损的情况。
5.2 关于电容器容量变化的分析
分析认为：此变电站的继电保护动作是由于电容器内部元件击穿，一台电容器容量变零引起的。引起电容器元件击穿的可能原因大致有以下几点：
现场及元件击穿点位置情况：
大部分容量变化大的电容器基本上发生在装置的上层，同时解剖过程中击穿点位置在瓷套侧元件部分占总的击穿元件的75%。通过以上数据，我们可以发现，电容器的击穿点在电容器的温度较高部分，可见温度在促使电容器绝缘介质劣化上发挥了一定的影响。
分析意见：
装置上层受阳光照射后相对温度较高，在夏季时周围环境温度也很高，就会出现上层比下层更容易发生元件损坏现象，出现更高的淘汰率，这是由于工作于温度类别上限或高于上限值时，绝缘材料的热劣化现象造成的。不排除个别电容器及内部元件的损坏也有可能是材料存在的个别偶然的弱点，经过运行后出现的自然淘汰现象。
該变电站的电容器元件在熔丝连接片处击穿，由于损坏比较严重，铝箔和侧面铜带相连接造成了整个串联段短路，所以此单台电容器出现熔丝群爆而第三个串联段短路的现象。短路点电流很大、温度很高，造成绝缘油快速汽化，导致箱壳鼓肚。同时由于上述的一些原因而使其他几台电容器也受到影响，出现少量的不同程度的容量变化。
此变电站继电保护动作时的出口电压值与模拟计算值基本一致，保护动作正确的切除了故障电容器组，判断事故的直接原因是上层的个别电容器内部元件绝缘受到热的作用劣化，耐电性能下降发生击穿，在保护定值内发展到一个串联段的内熔丝全部熔断并影响其他串联段，最终由一台容量变零导致了差电压不平衡保护动作。
6 建议
个别电容器及内部元件可能受环境温度、阳光照射的影响，使绝缘材料出现热劣化现象，考虑电容器能够安全稳定运行，建议是否可以采取在夏天遮阳的措施来解决。按现行的继电保护整定原则，电容器组电压差动保护定值存在略偏大的情况，建议对电容器组重新进行保护整定值核算，对内熔丝电容器宜按完好串联段电容器元件允许过电压值进行整定，提高保护灵敏度，以及时地切除故障电容器组，避免损坏面由于个别电容器偶然的损坏而扩大。以上分析、建议如有不妥之处还望谅解并给我们多提宝贵意见，谢谢！
参考文献
[1]周存和.并联电容器补偿装置技术问答[M].广西科学技术出版社，2012.
[2]宋森，等.并联电容器补偿装置技术及应用[M].中国电力出版社，2011.
[3]杨积元，胡厚宝.500kV洛凡线调试中发生断路器重燃过电压的分析[J].高电压技术，1988.
